科普活動融入物理課程對於國中生問題解決創造力影響之行動研究

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士在職專班

碩士論文

指導教授：李偉俊博士

科普活動融入物理課程對於國中生問題 解決創造力影響之行動研究

研究生：李宗遠 撰

中華民國一○三年八月

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士在職專班

碩士論文

科普活動融入物理課程對於國中生問題 解決創造力影響之行動研究

研究生：李宗遠 撰 指導教授：李偉俊博士

中華民國一○三年八月

謝誌

論文的完成見證了我人生中最重要的階段，從結婚到生子，一氣呵成在碩二 的那年，我們家的寶貝昕宸也誕生了。這段期間甜蜜不在話下，但也因為課業、

論文及學校的工作，壓力之重常喘不過氣，幸好家裡有賢內助冠伶的體貼與幫忙，

不致蠟燭兩頭燒，才能心無旁貸的專心完成自己的研究。

也因為生命中最重要的階段在這幾年，更需要許多貴人的幫助，我的指導教 授即是我的貴人。在碩一懵懵懂懂的階段，論文方向與研究方法都不甚了解的時 候，他給了我明確的方向與指導，這在我完成論文的期間減少了許多錯誤的碰撞，

更能直搗核心的解決問題，最感謝的是他嚴謹的態度督促我在論文上更加用心與 仔細，教會了我做研究最重要的態度與精神。

在教育的領域上最重要的是熱忱。我的父母皆從事教育工作，在他們身上看 見了美好的教育樣貌，也因此鼓舞了我在做科普教育的想法，他們的身教與言教 都給與了初為教育工作的我最佳典範，我愛他們。

最後是我的妻子冠伶，你常說希望能在論文上幫我些什麼忙，但我想最重要的是 有你陪在我身邊，讓我很安心的做我想做的事情就是最大的定心丸！願未來總有 妳相伴左右，我愛妳。

科普活動融入物理課程對於國中生問題解決創 造力影響之行動研究

作者：李宗遠

國立臺東大學教育學系

摘要

本研究旨在探討以科普活動融入物理課程輔以合作學習的模式來活化教學，

是否能改變學生的學習動機以及創造力的提升，並透過行動研究法分別在上下學 期各一個單元(光學、力學)進行科普教學活動，以兩次循環各八節課的時間進行。

資料收集：量的資料以情境式創造力測驗為判斷創造力成長之依據，其中涵蓋了 價值性分數與獨創性分數。質的資料有學生訪談、學生心得、研究者觀察紀錄及 研究者心得等四項。研究結果可分為四大點：

一、科普活動教學結論：1.科普閱讀圖文越多成效越高 2.科普影片簡潔有 力更有效 3.科普動手做完成率更勝於效果展示 4.學生學習多元因此教材也需更 多元 5.低成就低動機的學生改變最大 6.科學原理的可及性影響學習成效。

二、合作學習教學結論：1.學習懂得分享，成長空間更大 2.互助合作，弱勢 學生成長更大 3.增進師生情誼，活絡教學氣氛 4.教師更有時間巡組引導學習。

三、情境式創造力測驗結論：1.情境一與情境二男生進步幅度大於女生 2.

情境三女生進步幅度大於男生 3.創造力測驗總分、價值性與獨創性皆達非常顯著 水準 4.第二次循環創造力大於第一次循環，並達顯著水準。

四、科普活動興趣結論：1.科普活動皆能學生的科學學習興趣，以女生改變 最大 2.科普影片及科普動手做最能引起興趣。

最後本研究針對科普活動與分組合作在教學上給予建議以及未來研究能更 臻完整的研究建議，期許提供活化教學的教學策略與模式供十二年國教參考。

關鍵詞：科普教育、活化教學、合作學習、創造力、十二年國教

ii

The influence of integrating the popular scientific activities into Physics curriculum to junior high school students’

creativity—an action research

Abstract

The purpose of this study is to research how to activate teaching by applying the pop-science into physics courses with the cooperative learning. Through the

action-research on teaching two units (optics and mechanics), each with eight periods in one semesters and two semesters in total, can it change students’ learning

motivation and promote their creativity? Data collection: the quantity data has the

“situation-based creativity test,” which has three different situations. The sum of them is the creativity score, which contents valuable score and originality score. Quality data is collected between the first and second circulation, which is composed of student interview, student’s reflection, research observation and record, and researcher’s reflection. The following is the result:

1. pop-science teaching: (1)pop-science reading gets better by applying more pictures in the course (2)pop-science video gets better with simple principles (3)the rate of the accomplishment of the pop-science experiment is more

important than the science effects (4)student’s learning is multiple, so the teaching material should be multiple as well (5)students with low learning achievement and low motivation changes the most (6)the visibility of scientific principles

influences students’ learning achievement.

2. cooperative learning: (1)the more the students learn to share, the better their learning gets enhanced (2)disadvantaged students’ effectiveness of learning gets better through mutual cooperation (3)by fostering the teacher-student friendship, and the teaching atmosphere is also activated (4)the teacher has more time to help disadvantaged students.

3. situation-based creativity test: (1)boys’ rate of progress is greater than girls’ in situation one and two (2)girls’ rate of progress is greater than boys’ in situation three (3)total score of creativity , valuable score and originality score reaches the level of significance (4)students’ creativity test score is promoted better in the second circulation after the correction of the lesson plans, and it reaches the level of significance.

4. pop-science motivation: (1)pop-science can promote the science learning

motivation, and girls changes the most (2)pop-science video and pop-science experiments arouse the most learning motivation.

Finally, this study aims to be the reference of activating teaching and gives some suggestion of pop-science and cooperative learning for twelve-year public education program.

Keywords: pop-science, cooperative learning, creativity, twelve-year public education

iv

目 次

第一章 緒論... 1

問題背景與動機 ... 1

第一節 研究目的 ... 7

第二節 名詞釋義 ... 7

第三節 研究範圍與限制 ... 9

第四節 第二章 文獻探討... 13

科普教育與教學之探討 ... 13

第一節 創造力之探討 ... 23

第二節 科普對於創造力的相關研究 ... 43

第三節 科普活動教案的研發與設計 ... 44

第四節 第三章 研究方法... 55

研究架構 ... 55

第一節 行動研究 ... 56

第二節 研究對象 ... 58

第三節 研究工具 ... 59

第四節 研究流程與進度 ... 60

第五節 第四章 研究結果與討論 ... 65

科普活動融入物理課程教學的歷程 ... 65

第一節 科普活動對於國中生的問題解決之創造力改變的情形 ... 102

第二節 科普活動提升自然領域的學習動機之改變歷程 ... 122

第三節 研究者行動研究的教學省思 ... 128

第四節 第五章 結論與建議 ... 133

研究結論 ... 133

第一節 第二節 對科普活動及分組合作學習之建議 ... 140

第三節 未來研究的建議 ... 142

參考文獻... 145

附錄一 科普活動興趣前測問卷 ... 151

附錄二 科普活動興趣後測問卷 ... 152

附錄三 科普光學教案 ... 153

附錄四 新聞中的科學 ... 156

附錄五 愛因斯坦這麼說 ... 158

附錄六 物理馬戲團 ... 161

附錄七 轉頭龍 ... 163

附錄八 神奇夾鏈袋 ... 164

附錄九 海市蜃樓 ... 165

附錄十 科普力學教案 ... 166

vi

圖 次

圖 1- 1 Edgar Dale 的金字塔學習理論 ... 5

圖 2- 1 科學的 11 項能力 ... 15

圖 2- 2 知識結構圖形 ... 17

圖 2- 3 科學素養的內涵構面 ... 22

圖 2- 4 Anderson 修正後的教育目標分層圖 ... 24

圖 2- 5 問題解決力與創造力之關係 ... 27

圖 2- 6 智力與創造力的關係圖 ... 33

圖 2- 7 Runco 的閾限理論中創造力與智力的關係圖 ... 35

圖 2- 8 智力與創造力的四種關係 ... 36

圖 2- 9 創造性問題解決模式 ... 42

圖 2- 10 創造思考教學與問題解決教學設計 ... 53

圖 3- 1 研究架構圖 ... 56

圖 3- 2 McNiff 的行動研究流程圖 ... 57

圖 3- 3 研究流程圖 ... 61

圖 4- 1 情境一測驗男女生及全班統計圖 ... 103

圖 4- 2 情境二測驗男女生及全班統計圖 ... 106

圖 4- 3 情境三測驗男女生及全班統計圖 ... 110

圖 4- 4 創造力測驗總分男女生及全班統計圖 ... 113

圖 4- 5 創造力測驗價值性男女生及全班統計圖 ... 117

圖 4- 6 創造力測驗獨創性男女生及全班統計圖 ... 120

圖 4- 7 科普興趣前後測男女生及全班統計圖 ... 126

表 次

表 2- 1 Mihaly Csiksentmihalyi 的創造性人格特質 ... 31

表 2- 2 創造力與智力的關係 ... 37

表 2- 3 評量創造力的方法、工具及其分類 ... 39

表 2- 4 問題解決之教學策略 ... 43

表 3- 1 研究對象資料……….58

表 3- 2 原始資料編碼對照表 ... 64

表 3- 3 研究進度表 ... 64

表 4- 1 情境一創造力測驗女生總分統計 ... 102

表 4- 2 情境一創造力測驗男生總分統計 ... 102

表 4- 3 情境一創造力測驗總分統計 ... 103

表 4- 4 情境一創造力測驗女生總分 t 檢定 ... 104

表 4- 5 情境一創造力測驗男生總分 t 檢定 ... 104

表 4- 6 情境一創造力測驗總分 t 檢定 ... 104

表 4- 7 情境二創造力測驗女生總分統計 ... 105

表 4- 8 情境二創造力測驗男生總分統計 ... 105

表 4- 9 情境二創造力測驗總分統計 ... 106

表 4- 10 情境二創造力測驗女生總分 t 檢定 ... 107

表 4- 11 情境二創造力測驗男生總分 t 檢定 ... 107

表 4- 12 情境二創造力測驗總分 t 檢定 ... 108

表 4- 13 情境三創造力測驗女生總分統計... 108

表 4- 14 情境三創造力測驗男生總分統計... 109

表 4- 15 情境三創造力測驗總分統計... 109

表 4- 16 情境三創造力測驗女生總分 t 檢定 ... 111

表 4- 17 情境三創造力測驗男生總分 t 檢定 ... 111

表 4- 18 情境三創造力測驗總分 t 檢定 ... 112

表 4- 19 創造力測驗女生總分統計... 112

表 4- 20 創造力測驗男生總分統計... 112

表 4- 21 創造力測驗總分統計 ... 113

表 4- 22 創造力測驗女生總分 t 檢定 ... 114

表 4- 23 創造力測驗男生總分 t 檢定 ... 114

表 4- 24 創造力測驗總分 t 檢定 ... 115

表 4- 25 創造力測驗價值性女生總分統計... 115

表 4- 26 創造力測驗價值性男生總分統計... 116

viii

表 4- 28 創造力測驗價值性女生總分 t 檢定 ... 117

表 4- 29 創造力測驗價值性男生總分 t 檢定 ... 118

表 4- 30 創造力測驗價值性總分 t 檢定 ... 118

表 4- 31 創造力測驗獨創性女生總分統計... 119

表 4- 32 創造力測驗獨創性男生總分統計... 119

表 4- 33 創造力測驗獨創性總分統計... 119

表 4- 34 創造力測驗獨創性女生總分 t 檢定 ... 121

表 4- 35 創造力測驗獨創性男生總分 t 檢定 ... 121

表 4- 36 創造力測驗獨創性總分 t 檢定 ... 121

表 4- 37 科學態度前測問卷 ... 123

表 4- 38 科學態度後測問卷 ... 124

表 4- 39 科普活動興趣前後測女生統計... 125

表 4- 40 科普活動興趣前後測男生統計... 125

表 4- 41 科普活動興趣前後測統計... 125

表 4- 42 科普活動興趣前後測女生 t 檢定 ... 126

表 4- 43 科普活動興趣前後測男生 t 檢定 ... 127

表 4- 44 科普活動興趣前後測 t 檢定 ... 127

第一章 緒論

教育是國家之根本，學生的學習成就國家未來的競爭力。面臨現今社會的多 元化，教育也需更多元與專業，教師在教育現場上得有更多的能力與思維來面對 挑戰。研究者試以科普活動為一媒介輔以合作學習的方式，改變教學上的單一授 課與傳統教材上難以引起學習動機的無力感。為了檢測學生是否具有較多元的思 考與問題解決的基礎能力，研究者以創造力測驗來探討學生在實施科普活動後的 改變，並透過行動研究法修正教案設計以符應教學的目標。本章共四節，第一節 問題背景與動機，第二節研究目的，第三節名詞釋義，第四節研究範圍與限制。

問題背景與動機 第一節

根據親子天下雜誌調查發現，十二年國民基本教育實施後，升學管道中最重 要的基測將免除，造成近五成學生學習怠惰、學習動機不強烈，只有三成的學生 會主動讀書；其中國中學程的領域中，自然與生活科技領域排第二討厭的科目 (44.1%)；學生對於自然科學領域很恐懼，調查也顯示出國中七到九年級的學生 對此有很大的挫敗，這對於國內的教育發展是個警訊(天下雜誌調查中心，

2012)。

研究者任教於臺東縣立綠島國民中學，擔任自然與生活科技的教師四年，對 於上表的調查深有所感，其結果呼應了教學現場上的學生學習低落。在九十九年 時，學生對於自然與生活科技的想法大多是「好難!」、「公式要背多好多!」、「怎 麼讀分數都好低!」，這讓學習的成就感低落，卻因為要考基本學力測驗的關係，

學習動機仍算強烈。然而在一百零二年時卻發現，十二年國教即將實施，基本學 力測驗也將免除了，學生對於讀書的學習動機也大幅減少，學生常說「沒考試為 何要讀書？」、「反正都有學校可以讀!」。其中，自然與生活科技在七大學習領域 中，原本就屬於最討厭的科目，將因此失去學習的動力。十二年國教的本意甚好，

然而卻因為少了檢測考試而降低學習學習意願的話，也太得不償失！林榮崧

(2000)曾指出科學是推動人類文明進步的主要動力，若我們不重視學生在科學上 的學習成效，造成的後果將影響國家的未來競爭力。

科學教育的重要性，影響的不一定是立即性的，卻是國家未來幾十年的發展 與競爭力。研究者在九十八年實習階段時，曾有名教授擔任當時的課綱審查與訂 定，此名教授戰戰兢兢的與台東所有高中物理教師與理化教師說：「一個課程的 修訂影響是國家未來至少十年的發展，然而修訂與審查卻在幾個月，從接受通知 到開始工作，如此倉促！我所做的決定會如何影響我們國家的學子，這責任之大 讓我輾轉難眠。」具有如此良心而惴惴不安為著台灣學子著想，令人動容。但更 重要的是，教育政策不該朝令夕改，也不應該倉促決定，需要的是更多專家學者 的研究、討論與配合現場教育執行者的建議，以達到比較完美的平衡點。我國教 育部即指出，科學教育有以下六大目標(教育部，2008，頁 2)：

1. 培養探索科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣。

2. 學習科學與技術的探究方法和基本知能，並能應用所學於當前和未來的生 活。

3. 培養愛護環境、珍惜資源、尊重生命的知能與態度，以及熱愛本土生態環境 與科技的情操。

4. 培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。

5. 培養獨立思考、解決問題的能力，並激發開展潛能。

6. 察覺和試探人與科技的互動關係。

以上幾點對於自然領域教師而言，再熟悉不過，然而理念卻與教學效果相反，

學生反而恐懼學習、排斥學習和拒絕學習，這與科學的本質有關。

科學是運用範疇、定理、定律等思維形式反映現實世界各種現象的本質的規 律的知識體系(舒新城，2000)。這是種複雜卻有系統的知識概念，以國小自然教 育而言，學生的學習目標主要是經驗、觀察、動手做，到了國中的自然教育，就 逐漸偏向更複雜的思維，從觀察中解釋科學原理與現象、從經驗中聯結原理與定 理、從動手做實驗去計算與驗證公式，這與之前的學習模式有非常大的不同，學 生學習上也需要一段時間適應與調整，但通常將是被迫前進改變的。

科學學習對學生而言，是個困難的課業，科學的學習意味著一個全新的觀點，

改變既有概念是不容易的事情(熊召弟、王美芬、段曉林、熊同鑫譯，1996)。然 而所運用的範疇需要龐大的知識做為基礎，定理需要透徹解釋現象的本質，定律 則需要龐大的理論去計算、歸納整理出一套公式，而運用範疇、定理、定律將可 以預測自然的現象發生。但對於國中生而言，剛進入形式運思期仍難以抽象思考 許多自然現象的發生，更別說去計算與分析那些透過實驗所得知的數據來歸納與 驗證定律(張春興，2007)。探討如何改變教學策略，提升國中生的科學學習成效，

此為研究者的研究動機之一。

國內學者對於學生的學習動機很重視，並且提出相關問題與看法。牟中原 (1994)指出我國學生在國際上的數理競賽表現皆非常突出，對於我國競爭力上實 該有所幫助，然而近年來的觀察發現，科學學習興趣不增反減，學習態度不如從 前積極。楊榮祥(2004)也認為，我國學生在實作測驗中，在自創方法及實作方式 解決問題能力明顯不如其他國家，顯示學習過程中知其然卻不知其所以然的態度。

吳國盛(2010)進一步說明，我們的學生面臨的問題是，知識結構單一化、創造力 不足、缺乏綜合統整能力、價值認同偏頗，導致學生只存有片面的世界觀和人生 觀。

檢視科學學習的成效是理解，只有高度意願和學習動機的學生才會把老師所 教的求其了解，否則大多數的學生只想把作業做完而已。教師的教學與學生的學 習兩者皆出現了問題，應探究的是學習科學的原本態度，若只追求學習成效而抑 制住了創造的可能，只是短期成效罷了，未來的發展只會是後繼無力。

國內的教學現場產生了許多困境，學生失去了學習動機、習得無助及創造力 不足等，這應該是學生、家長、教師及政府應該積極面對去改善的。而身為教師 的我們要如何改變教學策略產生雙贏的未來呢？(學生熱情參與學習，老師教學 更有熱忱)此為研究者的研究動機之二。

經由以上兩點研究動機，研究者假設改變教學策略的方式為：改變教學及教 材，將科普活動融入物理課程，並以分組合作學習方式進行，藉此改變學習成效 及學習動機，以達到活化教學之目的。

對於一般民眾及非科學領域的學生而言，科普意義在於，培養對於科學的興

學(陳芝儀，2004)。黃嬿霖(2008)認為科普讀物對於學童的學習是有很大的成長 與改變，不僅增加學習動機，也能增加自然學科的知識與廣度。遠哲科學基金會 的創立理念也提出要重視科學普及教育，透過科學普及教育倡導科學方法與精神，

進而提升全民的科學素養，用科學方法解決問題。

而科普的方式有很多種，從聽說讀寫衍伸的學習方式有：科普童話、科普小 說、科普寫作、科普電影、科普實驗、科普玩具 DIY 等，這些皆是市面上較容 易可以接觸得到資訊的。

國內學者即有以科普閱讀進行的相關研究，透過閱讀科學的方式，確實能提 升學習動機。讀者不一定會做實驗，但能從讀物中生動的文字敘述或者精采的圖 片展示，讓不懂科學的人也很享受科學，這就是科學普及的目的(馬萱人，1994)。

也就是將艱澀的科學專業術語或抽象複雜的概念，以可親性的方式「說」給大眾 聽(柯籙晏，2002)。研究者認為以這樣的方式實施科學教育，科學學習將變得可 親、可及並且有趣多了，這與以往的學習方式不同，更為生動、活潑，教室的氣 氛不再單一而沉悶，多了笑聲與分享的喜悅，這原該是教育的初衷。

由以上的認知，科普教育與傳統的科學教育相比之下，科普教育比較符合現 代的趨勢，畢竟目前的環境較多感官刺激，若只著重在於學生自行頓悟、想像，

而缺少以生動活潑的方式教導與生活息息相關的科學知識，難以引導學生做更深 入的探究。這是研發科普教材的目的。

洪蘭(2006)認為若保持心情愉快的進行學習，孩子的學習效果更好，而透過 主動學習的方式，大腦的發展比被動式學習的大很多倍。洪蘭(2006)指出學習環 境是友善且樂觀的，孩子學習會更積極主動，並達到良好的成效與發展；反之接 受到的訊息是責罵不友善的，學習上會顯得悲觀，學習成效差，更別說主動學習 與思考解決問題。Edgar Dale 的金字塔學習理論(cone of experience)中提到，被動 式的學習方法，只聽講解所記得的知識剩 5%、閱讀 10%、聽加看 20%，即使透 過示範展示也只有 30%的效果；主動式的學習中：小組討論可以提升至 50%、

實作與演練 75%，而立即應用或轉教別人則更可達 90%的學習效果(魏明通，1997)，

如圖 1-1 所示。

圖 1- 1

Edgar Dale 的金字塔學習理論

資料來源：修改自魏明通(1997)。科學教育(頁 258)。台北市：五南出版股份有限 公司。

學生應該主動參與自己的學習，當投入自己的學習歷程，決定自己該學什麼，

透過後設認知去了解自己所不足、不明白、疑惑的問題，設法去解決及克服難關，

這樣子的內在動機需要從增強學習動機開始。賓靜蓀在專訪佐藤學提到，日本經 過多次教育改革後提出「學習共同體」的主張，由民間發起的力量，希望將孩子 從迷失的學習中拉回對於學習的熱忱，「把為考試念書的動機，轉換成為為自己 學習；教學的焦點從如何教，轉為如何學。」(賓靜蓀，2012，頁 171)這是研究 者進行分組合作學習的目的。

綜合上述可知，科普教育輔以分組合作學習模式能改善傳統單方面授課的不 足，透過學生主動參與學習，提升學習動機及學習成效，這是國外已經在推動的 學習方式，我們也應該改變。而教師如何配合課程綱要設計科普教案、在設計科 普教案的歷程中遇到的困難及教學上的省思等，為研究者的研究動機之三。

教育部(2008)曾闡明科學教育的目的應培養學生獨立思考的能力，激發其創

動機，然而提升學習動機後的巔峰經驗能否延續學習的效果，是比較令人質疑的。

因此要診斷學生是否能透過科普活動的教學增強學習動機外，是否也能提升學習 成效，本研究將以創造力的測驗來評估。

若我們能提升學童的創造力，那麼對於國家整體的發展及競爭力的提升，是 非常值得投入資源去經營的。教育為國家之根本，教育的修改與訂定往往動輒則 就，必須經過慎重的仔細篩選，才能找出最適合國家發展的教育策略，這將影響 國家的興衰。

然而當研究者試想從市面販售的科普讀物中挑選教材進行融入時，卻發現書 中內容不是過於科幻就是太過艱澀而難以理解。科學普及教育應該是人人都可以 學的，是通俗、簡單、淺顯易懂的，不應該只侷限於特定領域才能學習(伍優肇，

2011)。目前市面上所販售的科普雜誌及書籍卻只能滿足部分人的學習，這與教 育部提倡提升全民科學素養的理念是不符的。

教師既然身為教學現場的行動研究者，應能解決具體的問題，提高教學上的 效率。因此在市面上科普雜誌及書籍難以挑選下，教師可透過自行研發設計教材 的方式，將授課的知識以科普活動的方式傳遞，提升學生的學習動機、學習成效，

並提高創造力。

這對於向來注重原理、分析、計算、實驗的理化科而言，是個契機，如何透 過科學普及的概念，把知識轉為可親可及的方式來學習，是個重要的課題。

經由以上體認，研究者試以設計科普教案的方式，讓學生從科普閱讀、科普 電影及科普動手做的方式中，瞭解其中所應用的科學原理，提升學習成效激發科 學創造力，這是本研究想要深入探討的。

施測的對象是臺東縣立綠島國中的學童，該地的學童對於科技的刺激較少，

使用的科技產品是電腦，但是對於原理、文書處理軟體或更進階的應用不足，只 侷限於使用上網、遊戲功能。另外，文教團體所提供的科普類活動或者創造性活 動較少(相對於本島學校)，生活商圈給予的玩具也主要是直觀性玩具，較少需要 二階思考，有說明書的組合玩具；或三階的思考，樂高(LEGO)的智慧機器人等。

陳嘉彌、陳淑芳(2009)基於其研究中的體認，發現台東偏遠地區的學習資源有限，

科普活動數量少，缺乏啟發潛能環境，「他們最需要的並不是金錢，而是知識！

而我們能做的就是給他們知識，如此他們才能改變貧窮世襲。」

知識能改變的是無限的可能，能促進社會階層的垂直流動，讓困苦生活與資 源不足的學子有機會成就自己的未來。身為教師應該啟發學生的未來可能性， 畢 竟教師並不是只有傳道授業解惑而已，好好的教育每一個孩子，其價值無遠弗 屆。

研究目的 第二節

基於以上的問題背景與動機，本研究的目的旨在探討由研究者所設計的科普 活動教案以分組合作學習方式進行，配合國中八年級學生的自然與生活科技領域 課程實施後，對於其問題解決創造力的影響，因此本研究目的有三：

一、探討科普活動對於國中生的問題解決之創造力改變的情形。

二、探討科普活動提升國中生對於自然與生活科技領域的學習動機情形。

三、探討設計科普教案進行教學策略所遇到的教學問題及其教學成效情形。

名詞釋義 第三節

一、 科普活動融入物理課程

科學普及與科學人文結合肯定是科學教育成敗的重要關鍵，藉由高雄師範大 學周建和教授的推廣，以街頭設攤的方式，進行科學普及的示範實驗及玩具表演 等，讓真實的操作下學會科學原理，確實提升了學童的學習動機(周建和，2007)。

本研究所指的科普活動是指本研究透過蒐集適當的科普文章、科普小說、科 普童話、科普實驗、科普玩具及科普電影等書籍，研發設計的教案以進行教學，

並將上述六種分類為科普閱讀、科普電影及科普動手做等三大類，進行三種課程 內容的教學策略實施。

而為了配合課程的進度及研究者的專業領域，研究將科普活動融入於八年級 上下學期各一個物理課程的單元中進行教學，上學期融入光學單元，以反射、折 射、透射、面鏡、透鏡等現象的科普教學為主；下學期融入力學單元，以浮力、

二、 問題解決創造力

創造力是指形成新觀念，或融合現有的想法形成新功能的能力。是發散性、

獨創性的創意思維，於活動進行中，表現出多元不同的思維能力，並運用其解決 不同的任務(洪文東，1997)。而「創造思考(creative thinking)是指面對某問題或情 境時，試圖以新的方法進行思考，以解決問題的一種活動或思考歷程。」(李偉 俊，2006，頁 34)

本研究以透過科普活動的實施前後，進行葉玉珠(2009)編製的「情境式創造 力測驗」，評估學習成效是否能提升學生的創造思考能力，其測驗將能得到創造 力中的「價值性」與「獨創性」。根據葉玉珠的研究，價值性與獨創性皆能顯示 出創造力的高低，然而缺一不可；只有價值性而無獨創性，其想法不夠新穎，不 具有創造力；而只有獨創性無價值性，容易流於天馬行空，空洞的妄想、不切實 際。因此葉玉珠改變以往的創造力測驗模式，將創造力的總分依據價值性的得分 與獨創性的得分相乘，若有一項分數為零，則總分為零，無創造力的表現；而總 分越高者，其創造力的表現越高，越符合本研究所探討的結果。

三、 行動研究

本研究以 McNiff(1988)所設計行動研究法進行，於 102 年先以光學課程為第 一輪的行動研究，分析學習成效，反思及修正教案後，103 年再以力學課程為第 二輪的行動研究。透過兩次的行動前後進行分析比較，以了解學生再進行科普活 動前後是否在創造力的價值性及獨創性有所提升，而其對於科學的學習動機是否 改變，藉此做為自然科教學上的策略改變參考。

四、 分組合作學習

林佩璇、黃政傑(1996)認為，學習型態分為個別、競爭和合作三種方式，其 中競爭是國內較常見的學習模式，然而這是種相互意志的消極互賴狀態；而合作 學習則是學習一起工作達成共同目標，此一目標不但有利於己，也有利於他人，

這是種命運共同體的狀態，屬於積極互賴的情境。學習成功的滿足，能提高學習 動機，因此學生藉由成功中所獲得的內在獎勵遠大於外在誘因，其中合作學習又 較競爭與個別的學習型態更能產生學習的內在動機，且學生更能主動投入學習活

動中。其主要原因是學生獲得成就過程中，滿足了自我信心，肯定自我並實現，

更能主動投入學習中。

為了解決落後的學生在學習上面較弱勢的部分，發展了分組合作學習的教學 模式，希望藉此改善此情況， 因此分組合作學習也常被認為是種異質性的分組，

讓高成就的學生帶領低成就的學生學習，透過學生的語言進行教學，改善它們的 學習模式與環境，互助的學習改變學習成效。

本研究以分組合作學習中的學習成就區分法(STAD)進行：依據學生在課業 上的成績高低不同，進行異質性的分組，以每組四至五人為主。學習成就較高的 學生或者領導力較佳的學生，將帶領小組完成學習的任務，而每節課的任務則由 授課老師在上課開始先進行全面授課後，給予任務由全組共同完成。在下課前老 師會施予測驗以檢測學習效果，此成績則以個人積分的進步為主，每次測驗的結 果皆是與自己做比較，當進步越多，對小組的貢獻就越多，最後再以小組或個人 進行表揚。

研究範圍與限制 第四節

本研究限於各種客觀因素影響，於研究範圍及方法將有所侷限，特以研究地 區、研究對象、研究變項與研究方法分別說明如下：

研究範圍的限制 壹、

一、 研究地區方面

本研究以研究者所任教的台東縣立綠島國民中學為例，位於台灣的離島地區，

需由台東的富岡港搭船與台灣本島聯繫。資訊方面相較於台灣本島是不足的，這 與早期的發展與交通有關。時至今日，透過資訊媒體傳播的發展、資訊的進步以 及交通的改善，綠島與台灣本島的隔閡也逐漸淡化，但就相對本島而言，許多設 施仍不足，例如獲取科學新知的科博館、書局、科學展覽或科學營隊，都需要到 本島才有機會使用與接觸。

二、 研究對象方面

研究者以本身任教的國中八年級學生為主要施測對象，全班有 18 人，平均 年紀為 14 歲，皆是畢業於綠島兩間國民小學。班級中有 1 名學生是新移民子女(菲 律賓)，其餘 17 名皆是綠島本地學子(閩南人)，文化差異並不大，因此整個班級 的學習歷程及背景大致上是相同的。

三、 研究課程方面

本研究所要進行的是將科普活動融入國中八年級「自然與生活科技」課程中 的「光學」與「力學」兩個單元，當作行動研究的各一循環。然而自然與生活科 技的範圍涵蓋生物、化學、物理、地球科學等科目，要全部都進行科普活動著實 不易，因此研究者以本身物理系畢業的學歷背景，撰寫物理課程的科普活動教案 教學，較能符合自身專長。

研究方法的限制 貳、

一、 研究工具的限制

研究的測驗工具以葉玉珠(2009)所編製的「情境式創造力測驗」進行科普活 動介入前後的觀察與分析。然而科普活動的介入因人而異，茲分述如下：

(一) 科普活動所包含的知識之傳遞有聽、說、讀、寫各種方式，學生學習的成效 會因為其生理發展不同有所差異。

(二) 教學過程中需要學生本身具備相關的知識基模，但若因本身的基模不足以內 化調適，外在刺激過少，那麼教學進行的科普活動只會增加學生的負擔與排 斥，無法達到預期的學習效果。

(三) 教學的時間為期兩週，如果測驗後有所成效，也可能是短暫的增強，長期施 行下是否呈線性成長則無法推估。

二、 研究方法的限制

本研究採行動研究法，由於研究者的時間與學校課程進度的考量下，只實施 兩次循環的教學策略(分別於上下學期各一個單元)，透過第一次的實施科普活動

後，檢討教學中的問題及學習是否有達到研究的目的予以修正方式，於第二次的 實施科普活動再進行修正後教案，檢測是否能夠有效改善教學成效，提升學童的 創造力。然而這方法侷限於實施的次數只有兩次(每次分別有八節課)，評估、修 正及回饋的次數有限，是否能於有限的次數中得到科普活動的實施與創造力有相 關，有待研究結果分析再討論之。

另外在進行研究過程中，學生同時配合學校的活動也在成長，在此過程中難 免會有其他外在因素干擾，可能是正成長，也可能是抑制的消長。例如在學期中，

帶學生參加科展、科學競賽、童軍活動等，這些可能會提高測驗中的分數，也增 進學生的視野，在心態上也有所改變。但這些因素是否對研究有所影響，需要在 研究過程中的訪談與觀察紀錄來了解。

第二章 文獻探討

研究者在國內碩博士論文中找尋科普教育對創造力影響之研究，較少直接相 關或雷同的，因此研究者試以探討科普教育的本質後，再以創造力的激發條件與 因素做連結，以證明兩者之間的相關性達本研究之目的。

本章共四節，分別是第一節討論科普教育與教學之探討，第二節討論創造力 之相關研究，第三節科普對問題解決或創造力的相關研究，第四節則是科普活動 教案的研發與設計。

科普教育與教學之探討 第一節

科普教育為活化教學的一個策略，改變傳統的教材，以學生比較能接受與通 俗的科學語言，帶領學生進入研究科學本質的殿堂，不再懼怕學習，提升科學學 習動機。以下分為分為兩部分，以探討科普教育的本質與教學之間的交互影響，

以利研究者了解與設計科普教案，第一探討科學教育的內涵，第二科學普及教育 之形式探討。

科學教育的內涵 壹、

科學的本質是複雜卻有系統的知識體系，要傳遞此知識是困難的，但卻是必 要的能力，許多研究者皆提出科學教育的成與敗將影響國家的興衰，而自然科教 師身為教學的第一線，更應該肩負這神聖使命，好好栽培國家的每株幼苗，激發 潛能發展茁壯，郭有遹(1987)曾闡明科學教育的使命：

（1） 求知與啟智：知是知識，智是智能。科學教育一方面需傳授科學知 識的基本理論，一方面必須傳授求知啟智的方法。其中智能的運用，須 以基本的知識為基礎，所以在國中階段必須建立良好的知識基礎。

（2） 發掘具有創造力的學生：具有創造力的學生是國家的重要人才資源，

若無法運用其對國家做出貢獻，是國家的巨大損失與浪費。因此科學教

育要盡早的發掘在科學方面有創造力的學生，讓學校配合這些學生在學 習與發展創造力的需要。而科學教師了解所教的科目與性質，且處於與 學生接觸的第一線，因此在發掘學生在科學方面的創造力是理所當然 的。

（3） 協助適當科技所帶來的文化變遷：了解科技對人類的生活影響，從 事科學教育的教師便可從知、智育之外，討論情育、意育中各門科技對 人類生活的影響。但須注意的是，創造力是需長期培養的潛能，而科技 社會常短視近利，忽略了開發科技創造力這塊，有賴於科學教育予以喚 醒矯正。

（4） 推動科學的文化建設：科技發達的結果，往往使現代人過於理智與 個人主義化。而這些新舊問題牽涉到科學的文化建設，需由人類學家、

社會學家、教育學家共同設計，再由教師視其教材予以推動。

以上四點中，最基本最重要的是啟智。教師身為學生的引導者，將科學知識 以誘導、開放式的方式傳遞，讓學習者通過自己的思考判別是非與窮因究果，這 樣的獨立思考方式所獲得的結果，讓學習者深信不疑，達到知行合一之效，同時 也提升了情意的效果。而創造力的啟發是因應現今日新月異的科技年代，知識爆 發與網路資訊無所不在，人手只要有個智慧型手機，得到的知識與資訊垂手可得。

因此要生存在這個世代，需要更高瞻的眼光與創意的思維才能闖出一片天，而培 養學生具有這樣的創造力即是科學教育的目的。

趙金祁(2011a)提出科學具有的 11 項能力(如圖 2-1)，基本概念應有：

（1） 知識即權力為起點的科學教育，開發中國家強調灌輸科學知識與技 術及經濟生產相連，但在科技較進步的日本、澳洲對此較為冷淡，反而 將重點放在創造上。

（2） 科學教育應培養自我教育的能力。即有能力的人才能透過知識的吸 收，創造新知識。此學習必須透過體驗的過程才有效，以方法論而言，

即是體驗過程與培養自學能力兼顧的科學教育。

國外的科學教育即培養學生的自學能力，這樣的過程需要學生體驗與實作，

這在國內是較為少見的，通常要透過所謂的「活動」或者是「獎賞」方式，學生

才能進行實作的課程；然而在高等教育的表現中，往往要求與需要的卻是實作能 力佳的學生，這對於國內的學生而言是不利的條件。

趙金祁(2011a，頁 6)分析方法論與成果論，提倡我國教育以方法代替成果：

（1） 成果論的特徵：介紹原理原則、計數問題、背誦已知自然界現象、

翻版已有實驗、觀察示範等以記憶為主的灌輸知識。此種教學方法，易 得劃一的水準，能力高的固可有相當之進步，能力差的也可由背誦而獲 得表面之成效。追求的是齊頭式平等，卻忽略了學生的個別差異，抹殺 能力較高者的創造力表現，而能力差者也學習得更為辛苦。

（2） 方法論的特徵：不揚棄成果，只是在成果內容外，加入過程與方法。

其目的在於採用批評、創造、實驗的方法養成科學能力以創新知識。

圖 2- 1

科學的 11 項能力

觀察

敘述

比較

歸類 關係分析 關係編序 定義與推理原理

假設

證明 實驗

統計上認清或然率

資料來源：修改自趙金祁(2011a)。趙金祁科教文集(頁 6)，國立臺灣師範大學科 學教育中心。

越是追求科技的進步，越能了解創造力的可貴。目前的時代中，有許多透過 一點點的創意與發想，製造出改變世代生活的物品，如：智慧型手機、雲端概念、

電子書等，這些原理也許簡單，但都需要點獨創與價值性才可能實現。國內外皆 提出創新的教育以提升學子們的創造力，增強國家競爭力，不外乎了解了創造力 對於國家的影響之深有多大，尤其在這知識爆發的年代，一個獨創的產業可能改 變的是整個國家的經濟。

我國在政策上對於科學教育上是不遺餘力的。我國憲法第一百六十六條中即 明確指出「國家應獎勵科學之發明與創造」，教育基本法第二條亦明訂「教育之 目的以培養人民健全人格、民主素養、法制觀念、人文涵養、強健體魄及思考、

判斷與創造能力」(教育部，2003)。

就科學而言，概念是具體的軀幹，結構的經緯；教導概念的一般方法，是把 相同情境與經驗加以歸納成具有概括性的基礎，再由這些基礎適應新的概念；而 科學課程即是以此概念所設計，由低抽象概念逐步導向高抽象的概念，建立起知 識層次的結構。由圖 2-2 可知，知識的結構是由直接經驗感受堆疊理論概念的，

這樣子的歷程需要許多的鍵結連接，才可能往上形成一個定律或一個創設概念。

特別注意的是越高層次，並非所有的概念連結都能促成，具有特定性，因此要促 成某特定概念的形成，需由特定的概念學習才能達成效果。

舉例來說：物理學屬於自然科學知識的一環，然而若要討論近代物理學的量 子力學，所需的概念就不能只單一具有牛頓力學概念即可，需要的還有工程數學 概念、電磁學概念等，但若只有自然科學知識的另一環，地球科學知識，則更難 以概念化量子力學的知識。因此科學知識的結構推疊，需有正確性、特定性的方 向學習，才能有效概念化高層次的知識。

圖 2- 2

知識結構圖形

資料來源：修改自趙金祁(2011a)。趙金祁科教文集(頁 70)，國立臺灣師範大學科 學教育中心。

理論概念

原理概念

創設概念

定律概念

事實概念

直接概念 知覺感受

魏明通(1997)定義科學教育為整個教育系統的一個分歧，也就是從事數學、

科學及技學的教育。並將之分為狹義及廣義兩方面含意：「狹義的科學教育：學 校內數學、物理、化學、生物、地球科學、自然、理化等教學，及其教學有關的 課程、教材、教法、教具、評量、師資培訓等活動。廣義的科學教育：學校科學 教育及社會科學教育，以培養全民科學素養，讓全民了解科學概念、訓練科學方 法及培養科學態度的教育。」(魏明通，1997，頁 4)

而傳統教學中往往是狹義定義下的科學教育，學生吸收龐大科學知識，反覆 性的學習與背誦公式，透過例行性的診斷測驗評量來了解學生學習狀況，量化了 學生的學習表現，卻忽略了每個人都是個體，學習表現難免有高有低，對於每個 單元的興趣、狀態與反應皆不同，若只因單一的紙筆測驗而忽略了學生的學習過 程，則可能扼殺了學生發展的空間。徐子婷(1996)指出，科學教育需要許多科學 知識及概念為基礎，填鴨式的反覆學習將抹殺了創造力發展。這也就是為何我國 在國際上的紙筆測驗考試往往一鳴驚人，但在實作、解決問題與需要創造思考的 題目上卻常常滑鐵盧，教育應該是連貫的，若只短視近利而不注重長遠的發展與 未來性，損失的是國家的競爭力，值得我們省思。

教育的形式之探討 貳、

由上段落可知，廣義的科學教育即是科學普及的核心，以培養學生具有科學 素養、解決問題的能力為主。而許多專家學者提出不同的科學教育課程意涵，名 詞上表達有所不同，但就內容意涵及目標而言，皆與科學普及教育之形式相同，

分述如下。

一、 通識化的科學教育課程

趙金祁、林樹聲(1999)曾論述科學教育課程的意涵，通識教育中的科學課程 並非簡化、淺化、通俗即可，應提供非理工科的學生另一種思考深度的課程；而 通識化科學教育課程，不僅能改變非理工科對於科學態度，也能提升學生的科學 素養；當非理工科的學生接受通識化的科學教育課程時，藉由議題的批判與反省，

提出不同領域的觀點與看法時，不僅能在思維能力上有所成長，也能進一步跳脫

專業束縛，優游於更寬廣的境界，於解決問題時，能多方的考量，做出獨立且合 宜的判斷，避免陷入專業單面向的困境。

這對於許多剛學習自然領域的人或者非理工背景的學習者而言，是個媒介，

透過通識化的科學教育，帶領更多不同學習背景的人參與學習，能破除領域的限 制，增加學習的可能性。趙金祁(2011b，頁 241)將其功能與定義分析如下：

1. 避免科學主義的過度膨脹：突破學習者對於科學無知的界限，了解科學的極 限，同時明白科學會因人的價值判斷而給予世界不同的利弊影響，以防假科 學之名行欺騙之實。

2. 繼續科學素養的培育：科學素養並非以有或沒有的二分情況，來論斷一個人 具備的科學素養程度；應隨著教育的程度增加，加深加廣的特性。而通識化 教育課程即是延續中小學之後，培育學生對科學的認知與態度。

3. 增加學習者與科學的互動：須建立在學生對科學不敢到排斥或恐懼下，有認 識科學的動機與興趣，即能在科學發展得過程中，使不同領域的學習者有機 會去探討科學，而非一昧的重視科學知識傳承、抽象層面的背誦。

科學普及教育如上所述，將能提升全民的科學素養，避免許多無知的行為發 生，利己利人。其中最重要的是增加學習者與科學的互動，如第一章敘述，本國 的科學教育常使學生陷入學習無助感，失去學習動機，類似情形同樣在與台灣相 似的日本發生，學生從學習中逃走。賓靜蓀(2012)在專訪佐藤學時提到，東亞的 國家皆發生了學力下降的狀況，日本的學生發生不知為何而學、失去學習動機、

從學習逃走的問題。教育是國家的根本，課程的更動及政策的改變往往牽一髮動 全身，甚至影響幾年後國家的競爭力，實在不該置之不理或草率決定；而學習這 件事更不應只有教師參與，更需家長及學生的參與才是良好且健康的學習環境。

二、 科學普及是種科學共享的文化

張淳(2007)指出科普是智力意義上的文化，超越民族、文化上的侷限，是種 不斷更新的文化。他認為科學家與人文學家應屏棄彼此己見，攜手合作，讓嚴肅 的科學主題以科普方式呈現，這正是科學文化的用武之地，彼此共舞，貼近文學

圈的途徑，「本著人文精神寫出與人類息息相關的自然現象，用文學之心去釋讀 寫出自然之美，呼喚人類的良知理性，關心人的切身利益，一定會引起民眾強烈 的感情認同與參與」(張淳，2007，頁 63)。

而以閱讀者觀點來看，「共享」的要求可拓展視野、觀點，提升全民科學素 養；而科普作品的誕生即是因此而產出，透過生命力、豐富的科學知識及閱讀快 感，解決了科學與文化間的藩籬，跨越了符號數字與文字間的距離，加入更多情 感的語言敘述，使其原本刻板印象中枯燥的科學，變得更易打動人，吸引讀者的 靈魂。

三、 科學普及是一種社會教育資源

張志敏、任福君(2012)指出科學普及教育是一種社會教育的資源，促進公民 的終身學習、科學素養提升及完善科學知識的結構等價值。其核心目標如下：

1. 終身學習是全民共同參與的教育理念，透過科普活動的推廣，培養人民時時 學、處處學的學習態度。以一種社會教育資源，繼續教育公民，有效搭建了 全民學習的舞台，滿足不同年齡層、不同興趣愛好及不同領域的公民，對於 科學概念知識的有所認識與理解。

2. 「知識的結構是指知識的單元、數量、質量、類別及其組合方式，其中知識 的數量是其結構中最基本的概念，而科普活動即重視其前沿性、系統性和綜 合性。」(張志敏、任福君，2012，頁 102)，因此在學校科學課程之外，透 過科普活動擴充一定數量的科學知識，將能夠更完善的建構科學知識。

上述中，科普教育相對於學校給予的傳統教育而言，將能輔助學校所未教授 及未完善的知識，以科普活動的方式融入，課程較輕鬆、自在，並能自主學習、

調整進度等，這樣的學習是上一節所重視的快樂、積極與自主學習，將能提升學 生創造力的可能。

四、 科學普及即是科學傳播

科學普及教育在許多專家學者理論中，定義為科學傳播的一種方式。其涵蓋 的內容有科普文章、科普新聞、科普小說、科普童話、科普動畫、科普電影、科 普實驗及科普玩具等，其中張光錄(2009)在其理論中談到科普，認為這是種科學

傳播的方式，透過科普網站的建立，進行網路傳播科學知識概念，是科普教育重 要的平台，其核心目標有：

1. 科普網站將經過篩選、加工後的科學訊息廣泛的傳播，使學習者於此網路空 間不斷的學習，提升自我科學素養，提高自我控制意識。

2. 科普網站旨在培養學生學習的興趣與創造力，將科學技術的成果透過網路傳 播方式，轉化成普及的知識，可拓展學習者的視野、創新思維、產生靈感及 增強能力，是實現價值的媒介。

3. 科普網站是感受科學與啟迪思維的淨土。以科普網站的架設，整合科學教育 資源，提升傳播內容的品質，創作更貼近生活、更為實用的作品。

洪綾襄(2005)認為科普的傳播在專家與非專家製作文本上有所差異，專家所 具有的知識很專業，卻難以用文字轉化成普及易懂的知識；而生手所具有的知識 又較不足夠，難以旁徵博引做更深入的探討，因此科學普及作為傳播的一種方式，

需以「公共化語言」的方式去倡導科學，而文本製作者需要學習「雙語教育」， 同時具有專業的科學知識，也具有能將其轉化為科普語言，貼近普羅大眾的能力。

「科學傳播廣義的泛指「科學知識從研究創新、學校教育到社會推廣普及中的一 切傳播行為」，並將「科學普及」定義為，專家對非專家、甚至是非菁英的一般 俗民大眾所進行的科學知識的傳播。」(洪綾襄，2005，頁 21)

烏鈺涵(2009)則將科學傳播分為三個層面：科學內部的傳播、科學與其他文 化間的傳播、科學與大眾之間的傳播；及發生的四個條件：社會和個人的需要、

內容的先進行、主客體的互補性、仲介機會。而科普在科學傳播中即是科學與大 眾之間的傳播，需將科學知識轉化、普及，讓一般大眾可接受、學習的範圍，增 進科學素養。胡詔凱(2009)認為科學知識的傳播透過媒體，激勵了閱聽眾對於科 學文本的興趣與「推理、辯證」的能力，亦能提升全民科學素養，使民眾理解科 技的風險，趨吉避凶，如圖 2-3 所示：

圖 2- 3

科學素養的內涵構面

資料來源：胡詔凱（2009）。涵養科學素養的影像傳達模式與配套機制探討(頁 7)。發表於 2009 年 1 月 14 日科學傳播國際研討會，台灣科普傳播事業催生計畫 統籌與協調中心。

教師在從事科學教育時，應好好思考如何與日常生活應用結合，透過直接的 經驗學習將更能增強學生的學習效果，例如：「學好科學教育能透過卡路里的計 算，了解日常生活中所攝取的食物哪些是多餘的」、「學好科學知道有些社會事件 的假催眠真斂財的原因為何，懂得避開科學詐騙」、「學好科學能用科學方法解決 問題，抽絲剝繭找出問題的關鍵，設法改善」等，皆是可以設計教案融入課程中 教導學生認識與說明的。

因此科普身為傳播的一種方式，具有很大的社會責任，除了全民科學教育外，

也能使一般民眾遠離科學詐騙，對於社會公共議題也有參與感，是身為現代科技 社會的必備知識來源。無論是從社會面、經濟面或文化面來看，皆是我們所重視 要培養的，而更引人注意的是其對於創造力的成長，未來的價值與發展是無可比 擬的，是國家的資產。

科學素養

科學真理本身

科學功能面向

科學文明面相

能憑藉科學知識降低身家財產 傷害

理解科學在生活中應用的程度

科技風險的評估能力

科學家與科學精神的認識

科學方法與推理思辨在生活中的融入 科學的價值認同與創造性應用的能力

創造力之探討 第二節

本研究旨在探討科普活動介入教學過程中，對於學童的創造力(creativity)是 否有所提升。先就創造力的內涵、影響的因素有哪些做相關文獻分析，再以本研 究所使用的情境式創造力測驗，探討創造力相關測驗與評估及與創造力的關係。

創造力的內涵 壹、

Walter Isaacson 在撰寫賈伯斯傳時寫到：賈伯斯當時在蘋果聲勢逐漸壯大時，

為了馬庫拉辭任執行長職，找上當時任職百事可樂的約翰‧史考力。經過多次的 協商後，賈伯斯對史考力說：「你願意賣一輩子的糖水，還是希望有機會改變這 個世界？」，史考力隨後欣然出任蘋果公司執行長，並推出麥金塔電腦，在 1984 熱賣並轟動一時(廖月娟、姜雪影、謝凱蒂譯，2011，頁 229)。人若只追尋安逸 的生活，侷限於目前的眼界，無法跳脫既成的認知與價值觀，難以發展出創新的 產品。

人類的創造力不是有與無的問題，而是多與少的問題；創造力和智力一樣，

是人類重要的人力資源，因此教育界若能充分發展每個人的創造力，社會將擁有 豐富的人力資源，民族才能茁壯，國家才能富強(毛連塭、郭有遹、陳龍安、林 幸台，2000)。因此培養學生運用科學的知識，透過擴散性的思維引導創造力思 考，將構想製作出實際的產品是我們所重視的，也是日新月異的時代不可或缺的 能力(朱益賢，2006)。

那麼創造力的內涵究竟為何？杜明城譯(1999)認為創造力並非在人們的腦 中發生，而是個人思維與文化互動的結果，是種系統性的，非個別的現象。

Anderson(2001)修正 Bloom 的教育目標分類學(如圖 2-4)並且將創造力定義 為「學習者發展新的想法、產品及方式的思考，其發展的基礎透過設計(design)、

建構(construct)、計畫(plan)、產出(produce)、發明(invent)、假說(hypothesize)等，

學習者能夠以決策分析樹(decision analysis tree)方式解決複雜的問題。」(Anderson, L. W., & Krathwohl, D. R. (Eds.)，2001，頁 158)

圖 2- 4

Anderson 修正後的教育目標分層圖

資料來源：修改自 Anderson, L. W., & Krathwohl, D. R. (Eds.). (2001，p158). A

Taxonomy for Learning, Teaching, and Assessing: A Revision of Bloom's Taxonomy of Educational Objectives. New York: Longman.

李偉俊(2006，頁 33)定義創造力是指個體能運用自身的流暢力、變通力、獨 創力、精密力、開放力等能力，完整執行創造思考的所有心理歷程，包含有界定 問題、產生創意、表達創意、選擇與評估創意、改進創意、決定創意等，由之而 產生新奇的事物、理念或成果。

而傳統的思考模式往往被認為是僵化、不知變通、無法有大紅大紫的成就。

創造力則是獨創的，具有想像力的能力，只要發展得當，有時只是個創新的想法 或概念，將能產生巨大的財富或者跨世代的革命與改變，如：美國的 apple 推出

低層次思考技能

創造 評鑑 分析 應用 了解 記憶

高層次思考技能

的 iphone，透過簡單的操作及便利的軟體下載，即產生了巨大的變革，改變了人 們的生活，也產生了驚人的利潤，這是多麼吸引人的能力！

我國政府當然明瞭創造力的可貴。教育部即在創造力教育白皮書提出「打造 創造力國度（Republic of Creativity，ROC）之願景，涵蓋要點主要有(教育部，

2003)：

1. 培養終身學習、勇於創造的生活態度 2. 提供尊重差異、活潑快樂的學習環境 3. 累積豐碩厚實、可親可近的知識資本 4. 發展尊重智財、知識密集的產業形貌 5. 形成創新多元、積極分享的文化氛圍

研究者就以上五點加以延伸說明如下：

1. 終身學習也就是樂於學習，當學習的態度是積極的，不怕挑戰與困難的，勇 於改變與創造，那麼創造力將能提升(洪蘭，2006)。

2. 尊重彼此的差異接納不同意見的多元想法。每個人因背景文化及所學的知識 不同，因此所評論或者觀察到的事物也有所不同。但台灣教育卻常因為只注 重學科的成績而忽略了個人差異與興趣，雖然創造能力需要基本的學力與知 識做基礎，但是反覆的填鴨式學習卻是有害的(徐子婷，1996)。

3. 透過學校的學習可以累積豐富的知識，然而透過科普的方式傳遞，知識將可 親可近許多，也較容易內化成自己的結晶智慧。

4. 尊重智慧財產，產業才能勇於創造改變。當產業的創新受到保護及尊重，每 個人的創造才有意義，對於提升國家的產業競爭力也有所幫助。

5. 創新來自於模仿，以正確合適的典範進行模仿，將能青出於藍勝於藍，產生 創新的思維(邱麗娟譯，2013)。若我們的學習環境是互相學習、多元包容、

鼓勵創新的，當教師給予正確適當的基模教學，讓學生有意義的模仿與學習，

將能產出創新的思維。

這呼應了本研究一開始所希望改變的教學策略，以開放式的教學態度，創造 友善的教學環境，提升學習動機使學生更積極主動。當學習環境變得友善、包容、

那麼創造力可以教嗎？張玉佩(2002)指出創造力是可以透過方法激發提昇 的，極少數的人與生俱來的創造天賦，是多數人不具備的，儘管受到天賦限制，

每個人的創造力仍可以透過方法加以訓練與培育。

張世彗(2003)提出創造力培育的目標有兩點：

1. 核心目標不是在於產生創造性天才：過於注重創造力的發展，形成了精英主 義，反而揠苗助長，得不到預期效果，反而讓學生在學習中逃走，失去了基 本能力、標準及原則。因此適當的創造力培育應該接受多元才能，適性發展，

透過鼓勵或友善的環境，使創造力種子萌芽。

2. 培育能充分適應社會快速變遷的個人：現代的生活特性即科技日新月異、變 遷快速，未來所需要的知識與技能是無法預測的，因此培育學生具有變通性、

開放性、調適力、看待新事物的方法、面對不可預測的勇氣，是適應社會的 重要能力。

我們教育所要培育的學生，是能適應社會上的變遷及對社會有所貢獻的人。

而當今社會容易因為潮流觀點，開始大張旗鼓的鼓吹某潮流觀點的教育，進行教 育改革、教學改革、學校改革，如創造力教育也是近年來盛行的教育目標。然而 如上述所言，我們所要培養的學生，是否符合教育的初衷呢？揠苗助長的行為，

即使政府不鼓勵，家長也會因為恐懼無法讓孩子跟得上別人學習，反倒是助長的 幫兇。我們應該好好瞭解創造力培育的目標，不該讓孩子成為教育口號下的實驗 品。當孩子的創造力種子萌芽，設法保護這幼苗，使其在具有養分、充滿溫暖的 環境成長，待茁壯後，我們的孩子將獲得豐碩的果實，成為有自信、自我認同高 和符合社會所期待的人，並且自我實現為社會貢獻。

影響創造力的因素 貳、

既然創造力的影響如此之大，國家也投入許多教育資源於基礎教育中，教師 身為教育的行動研究者，應更重視教學上的策略以啟發學生的創造力。本段研究 者以探討影響創造力的因素為主軸，試著找出相關影響因素，並將其因素列為本 行動研究的自變項，改進教學策略以提升創造力。

研究者整理相關文獻後，試以下面幾個面向探討其與創造力的關係：

一、 自然科的成績與創造力：

「九年一貫課程包含十大基本能力與七大學習領域，在十大基本能力中的欣 賞、表現與創新，即與創造力有明顯的直接關係，而七大學習領域中的自然與生 活科技則與中小學學生的科學創造力有密切的相關。」(葉玉珠、彭月茵、林志 哲、蔡維欣、鍾素香，2008，頁 35)

陳美鳳(2004)的研究結果發現，科普讀物教學對於學童的自然科學習成就影 響達顯著差異。科普讀物的多元特性，能延伸學生課後的學習，繼續探究科學的 知識，並且增進對於科學詞彙和概念的理解，影響自然學科的成績(黃嬿霖，

2008)。

自然科學的探究本質與創造力的發現意涵相近且相關，因此在自然科學的學 習表現與創造力的發展可謂似水如魚，不可分離。洪文東(2003)認為創造力的培 養是需要科學知識為基礎發展的，缺乏知識理論為基礎的創造是空泛，沒有價值 性的，如圖 2-5 所示。

圖 2- 5

問題解決力與創造力之關係

資料來源：修改自洪文東(2003)。創造性問題解決化學單元教學活動設計與評估 (頁 411)，科學教育學刊，11(4)，頁 407-430。

本研究用以評估學習成效的工具為「情境式創造力測驗」。而自然領域的學 科成績也是研究所要評估的，因此在進行科普活動前後也會以兩次段考的成績成

SCK

P

R C C

SCK：科學概念知識 P：問題解決能力 Ca：創造思考力 R：推理思考力 Ct：批判思考力

長幅度來做參考，未免科普活動淪為只能提升學習動機的課程，每個活動的設計 皆依課程綱要安排，同時提升學習成效與動機。

二、 學習動機與創造力：

Piaget 的認知發展理論中，兒童隨著年齡的增加，其思考由完全主觀變為客 觀，由接受動作或知覺的影響變為受理念影響，由具體思考變為抽象思考，由呆 板思考變為彈性思考，從無批評變為自我批評的人(張春興，2007)。「若學生的 認知結構上無法處理抽象的科學概念，教師卻要學生學習這些抽象的科學概念，

非但無法達到教學目標，更會扼殺他們的學習興趣。」(魏明通，1997，頁 27) 而學習興趣的強烈與否將影響學生對於學習的積極度與參與度。楊榮祥 (1995)提出學習是種自主活動的過程，只有學習者自願自動積極的學習，才有具 體效果。以往國內的教育是以教師為本位，在教室裡教師最大、最具有權威，因 此學生只有被動的接受知識，較無互動，而如今國內的教育以學生為本位的走向，

就是強調自主學習的重要。

洪蘭(2006)強調快樂學習的重要性，若學生是積極、自發、分享的學習，產 生的學習成效是老師意想不到的，其相關的研究中指出，兩隻老鼠，一個是被迫 反覆的進行 A 點至 B 點距離的游泳，一個是自由無目的游泳；當場景改變時，

要求兩隻老鼠由 B 點游至 C 點時，前者只能反覆的在 A、B 兩點打轉，而後者 能輕易的由 B 點游至 C 點。而切開大腦發現，後者的大腦皮質層發展的比前者 的大很多。

那麼依照 Piaget 的認知發展理論中，國中生已經邁入抽象思考的階段，因此 發展科學概念的知識是合理的。但是每人先天的環境背景因素不一樣，Piaget 的 理論是個統計的年齡，隨著現代的人營養攝取豐富，大腦發育不同，每個人進入 抽象思考的年齡也有所不同，強要學生處理抽象科學概念時，易造成扼殺學習興 趣的後果。而被迫繼續學習時，大腦的發展將會比樂於學習的學生慢。毛連塭、

郭有遹、陳龍安、林幸台(2000)指出，若學習環境是開放式、民主、包容、接納、

多元、快樂的，大腦的 alpha 波較易產生，有助於創造力的產生。這都在在強調 了學習動機對於學習成效的重要性。

而學習動機要如何培養？魏明通(1997)認為動機(motivation)的增強可透過 以下情境安排，做為引起動機的基礎：

1. 供給學生獨立工作(independent work)的機會 2. 計畫學生負責科學教室的資料

3. 供給學生在全班演示實驗的機會

4. 協助學生安排其工作的展示品給他人看

5. 主持科學俱樂部及其機會為學生個人或小組工作 6. 給學生有機會以科學觀點寫旅行報告

7. 讓學生保有他們所參與的科學活動記錄

這與培養問題解決的能力相似，讓學生以 CPS(Creative Problem Solving)模式 訓練創造力。許多的研究也顯示，訓練學生獨立完成任務、培養獨立思考能力等，

都將能提升創造力的發展。

張世彗(2003)認為動機因素與創造力的有關，並將動機分為兩種，內在動機 與外在動機。其中最受到重視的是「內在動機」，凡是熱愛工作的人在追求目標 上會更具有創造力，並被具有挑戰性的任務激發，而挑戰符合水準程度的任務，

具有高度的樂趣與集中力，在領域上更有能力。

由於內在動機的力量如此強烈，以致於思考有關從事任務內的理由，可能就 足以推動那項活動的創造力，尤其是持續參與目標範圍的人(Amabile，1996)。

而「外在動機」反而降低了內在興趣，抹殺了興趣：

1. 評鑑預期：教師給予學生預設立場下，學生反而失去了創造的空間。

2. 做事方法：使限制性、控制性方法提供指示者，要比提供更多資訊性的指示 或教學，產生較不具有創造性的作品。

3. 為獎品而競爭：「注意因素」影響外在動機，當外在目標與手上任務之間的注 意力分散，跟集中注意力和任務參與相比，會減低對於任務本身得專注，轉 移到外在酬賞或認可。

教師在教學上必須慎重使用動機因素，加強內在動機，強化學習效果提升創 造力，同時也要避免外在動機的不適當抹殺創造力的產生。邱皓政、丁興祥、林